全二维气相色谱质谱技术在油墨中的应用分析

导言 

你是否会被食品包装上都印有五颜六色的精美图案所吸引？可很少有人知道，印制图案的油墨大多含有对人体有害。食品包装被称为“特殊食品添加剂”，作为食品的“贴身衣物”，其安全性将直接影响食品质量，不合格的食品包装在使用过程中会对人体健康产生不良影响，尤其会对儿童和青少年的健康发育产生重大安全隐患。食品包装发生卫生质量问题，印刷油墨是关键因素之一。因此，绿色环保型油墨是绿色印刷的发展方向。

在中国市场上推出的环保油墨如果按照时间顺序，可以依次分为以下几种。

1) 溶剂型油墨：用于柔性版印刷的溶剂型油墨，基本上是无芳香烃的，但是挥发性有机溶剂仍然很多。残留气味在印刷品中已经很少了，可能在复合印刷品中会有少量异味存在，但表面印刷品中基本无法发现。

2) 水性油墨：水性油墨与溶剂型油墨相比，其环保性能更进了一步。它不仅不含芳香烃溶剂，而且VOC也大大减少了，但依然无法做到零含量，仍含有少量醇、醚，甚至有机胺类。

3) UV油墨：UV胶印油墨不含挥发性有机化合物，比水性油墨更安全。可是它的干燥是通过紫外线来实现的。紫外线有诱发皮肤癌的可能，能使氧气变成臭氧，所以应将印刷机的干燥装置安装排风设备，把臭氧排出室外。水性UV油墨与水性油墨一样，会有少量挥发性有机溶剂，相对于普通UV胶印油墨，其环保性能还要差一些。

4) 大豆油墨：大豆油墨无芳香烃、无VOCs挥发性物质，大豆油墨（Soy ink或Vegetable ink）原料是色拉油等植物油，其流动性和着色性极好，且透明度高、色彩鲜艳、不易掉色、价格便宜、印刷效果良好，符合印刷油墨的各项标准规格，当然最大的特点是环保性能非常好。

本文利用全二维气相色谱仪对 2 种环保型油墨进行了分析，全二维气相色谱（GC × GC）是20世纪90年代发展起来的一项多维色谱分离技术。其主要原理是把分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串联方式连接，中间装有一个调制器, 经第一根柱子分离后的所有馏出物在调制器内进行浓缩聚集后以周期性的脉冲形式释放到第二根柱子里进行继续分离，最后进入色谱检测器。它能够提供高分辨率的分离技术，具有峰容量大、分辨率高、定性有规律等特点。

实验仪器 

实验方法 

结果与讨论 

图1油墨样品1的全二维色谱二维平面图(A)和3D图(B)

图1油墨样品1的全二维色谱二维平面图(A)和3D图(B)

通过图1与图2色谱图上的峰对比，发现油墨样品1中的有机物质比样品2多。进一步处理数据与NIST谱库进行匹对，能够对油墨样品中所含的物质进行定性分析。此外，通过全二维3D峰高图能直观清晰地展现样品中的有机物质分布情况。

全二维气相色谱质谱联用技术对2种环保油墨样品进行分析，得到2种油墨样品都含乙醇（1）、异丙醇（2）、乙酸乙酯（4）、丙二醇甲醚（6）、乙酸丙酯（7）、乙酸丁酯（8）、丙二醇甲醚醋酸酯（9）。而油墨样品1中还含有正丙醇（3）和乙酸异丙酯（5）（图1中的红圈）。

乙醇（1）、异丙醇（2）、正丙醇（3）在油墨中，主要用作水基涂料的助剂和稀释剂。乙酸乙酯（4）是无色透明具有刺激性气味的液体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，作为粘合剂，用于印刷油墨、人造珍珠的生产。乙酸丙酯（7）、乙酸异丙酯（5）、乙酸丁酯（8）是无色透明有愉快果香气味的液体，急性毒性较小，是优良的有机溶剂，是缓和快干剂，用于弹性版印刷油墨和凹版印刷油墨，它们还是中国GB2760-86规定为允许使用的食用香料。丙二醇甲醚醋酸酯（9）是一种具有多官能团的非公害溶剂。主要用于油墨、油漆、墨水、纺织染料、纺织油剂的溶剂。丙二醇甲醚（6）属低毒醚类，在油墨生产中，作为溶剂、分散剂或稀释剂，使油墨毒性降低，改善操作环境,提高印刷质量。

结论 

本文利用全二维气相色谱法对2种环保型的油墨中的各类化合物进行分析，结果表明该法能直观地展现油墨样品中的化合物信息，并有较高的灵敏度和准确性。